蒸汽管道温度损失计算及分析

bwkpgfCGttklt)(热水供热管道的温降1.计算基本公式1.1温损计算公式为：式中：—管道单位长度传热系数—管内热媒的平均温度—环境温度—热媒质量流量—热水质量比热容——管道长度由于计算结果为每米温降，所以L取1m1.2.管道传热系数为式中：，—分别为管道内外表面的换了系数，—分别为管道（含保温层）内外径i—管道各层材料的导热系数（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。gkCmw/ptCktCGsKg/CCKgJ/lmniwwiiinngdadddak111ln2111nawaCmw2/ndwdmCmw/—管道各层材料到管道中心的距离m2.1内表面换热系数的计算根据H.Hansen的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：Pr为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得：90摄氏度时Pr=1.95;在75摄氏度时Pr=2.38;2.2外表面换热系数的计算由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：式中：—管道埋设处的导热系数。—管道中心到地面的距离。3.假设条件：A.管道材料为碳钢（）B.查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数都趋近于36.7id42.075.0Pr)180(Re037.0nnndaN]1)2(2ln[22wtwtwtwdhdhdatth%5.1wCmw/C.土壤的导热系数=0.6D.由于本文涉及到的最大管径为0.6m，所以取=1.8mE.保温材料为：聚氨酯，取=0.03F.保温层外包皮材料是：PVC，取=0.042G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。4.电厂实测数据为：管径为300mm时，保温层厚度为：50mm，保温外包皮厚度为：7mm；管径为400mm时，保温层厚度为：51mm，保温外包皮厚度为：7.8mm；管径为500mm时，保温层厚度为：52mm，保温外包皮厚度为：9mm；管径为600mm时，保温层厚度为：54mm，保温外包皮厚度为：12mm；tCmw/thCmw/Cmw/蒸汽管道损失理论计算及分析1、蒸汽管道热损失公式推导稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量是相同的。根据稳态导热的原理，可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为：2、总传热系数及其影响因素分析2.1总传热系数k式中：—蒸汽对工作钢管内壁的换热系数—蒸汽管道各层材料的导热系数—蒸汽管道各层材料到管道中心的距离ɑ—蒸汽管道对土壤的换热系数（直埋）或蒸汽管道与空气间的对流换热系数（架空或管沟）2.2传热系数k的影响因素2.21蒸汽与管道内壁的对流换热系数①计算公式:111111ln2111niiniiddddhk式中：—努谢儿特准则数—蒸汽的导热系数—蒸汽管道工作钢管内径②影响因素：蒸汽管道的管径大小及蒸汽温度③文献数据分析结论：在蒸汽供热运行的温度范围内，蒸汽温度对对流换热系数的影响相对较小，在计算时该系数可近似地取平均值。2.2.2管道与土壤的换热系数ɑ（直埋敷设）①计算公式：式中：—蒸汽管道埋设土壤处的导热系数，W/(m.K)—蒸汽管道外径，m—蒸汽管道中心到地面的距离，m②影响因素：管道埋设深度土壤导热系数（主要受土壤土质及含水率影响）③主要结论：土壤换热系数的确定，需根据电厂实际情况，主要考虑土壤土质及含水率等因素。2.2.3蒸汽管道与空气的对流换热系数ɑ①计算公式:ɑ式中：—努谢儿特准则数—蒸汽的导热系数—蒸汽管道工作钢管内径]1)2(2ln[22extextextDhDhD②影响因素:空气温度及管道外壁温度③文献查阅主要结论：管壁在工程许可范围内对相同管径对流换热系数影响较小，在工程许可范围内可忽略。2.2.4保温层导热系数的确定查阅相关数据库3蒸汽管道沿途温降计算计算公式：式中：—管段j单位长度热损—管段j的长度—管段j内蒸汽的平均定压比热—管段j的流量4热损失分析4.1管道沿途散热损失4.2蒸汽管线沿途跑冒热损失4.3换热站内凝结水热损失5工程实例分析5.1误差计算η=工程测量热损失理论计算热损失=5.2误差分析:jjpjjljGCLqt1000)1(A.工程测量中仪表精确度存在误差B.理论计算中忽略各变量在各自影响因素下的变化，存在计算误差。5.3改进方案A.多层保温材料，将导热系数λ较大的材料至于保温层外侧，增大热阻，减小导热热流量。B.大管径小流量备注：参考文献《蒸汽管网水力热力耦合计算理论及应用研究》该文中得出主要结论，均在济南某实例电厂进行验证。因此，所得主要结论具有可信性。